Albert EinsteinCelui qui a courbé l'espace-temps
D'un bureau de brevets à Berne à la plus célèbre équation de la science : la vie d'un employé modeste de 26 ans qui, en une seule année (1905), a bouleversé quatre fois la physique.
1Identité & contexte
Albert Einstein (1879-1955) est le physicien théoricien le plus célèbre du XXe siècle. Ses deux théories de la relativité (restreinte en 1905 et générale en 1915) ont révolutionné notre compréhension de l'espace, du temps, de la gravité et de l'énergie. Son équation E = mc² est la plus célèbre de toute la science.
- Naissance : 14 mars 1879 à Ulm (Empire allemand)
- Mort : 18 avril 1955 à Princeton (New Jersey, USA), 76 ans
- Nationalités : allemande, suisse (1901), austro-hongroise (brève, 1911), allemande à nouveau, américaine (1940)
- Parents : Hermann Einstein (ingénieur électrique) et Pauline Koch
- Épouses : Mileva Marić (1903-1919), Elsa Löwenthal (1919-1936)
- Enfants : Hans Albert, Eduard (et une fille, Lieserl, avant le mariage, destin inconnu)
- Prix Nobel de physique : 1921 (décerné en 1922)
2Jeunesse & études
Albert Einstein grandit à Munich dans une famille juive allemande sécularisée. L'entreprise familiale (matériel électrique) fait faillite en 1894, la famille émigre en Italie. Einstein abandonne l'école allemande, trop militariste pour lui.
- 1895 — Échec à l'examen d'entrée à l'École polytechnique de Zurich (ETH) en langues et biologie, mais note parfaite en physique et maths.
- 1896-1900 — Après une année à Aarau, études à l'ETH. Rencontre Mileva Marić, seule femme de la classe.
- 1900 — Diplôme. Aucun poste académique disponible. Il refuse les recommandations de son père (qui écrit pour lui au physicien Wilhelm Ostwald).
- 1901 — Citoyenneté suisse (il a renoncé à l'allemande en 1896 pour éviter le service militaire).
- 1902 — Obtient un poste d'expert technique de 3e classe à l'Office fédéral des brevets de Berne. Salaire modeste mais travail rapide, qui lui laisse du temps pour la physique.
- 6 janvier 1903 — Épouse Mileva Marić. Leur fils Hans Albert naît en 1904.
3Annus mirabilis 1905
À 26 ans, employé de brevets sans chaire universitaire, Einstein publie en 1905 quatre articles révolutionnaires dans les Annalen der Physik, chacun digne d'un prix Nobel. Cette année est baptisée annus mirabilis (« année miraculeuse »).
- Mars : Effet photoélectrique (« Sur un point de vue heuristique concernant la production et la transformation de la lumière ») — La lumière est composée de quanta (photons). Fondateur de la physique quantique. Ce sera le sujet de son Nobel.
- Mai : Mouvement brownien — Démonstration mathématique que le mouvement erratique des particules dans un liquide prouve l'existence des atomes, alors contestée.
- Juin : Relativité restreinte (« Sur l'électrodynamique des corps en mouvement ») — Deux postulats : (1) les lois de la physique sont les mêmes dans tous les référentiels inertiels ; (2) la vitesse de la lumière c est constante. Conséquences stupéfiantes : dilatation du temps, contraction des longueurs, simultanéité relative.
- Septembre : E = mc² (article de 3 pages : « L'inertie d'un corps dépend-elle de son contenu énergétique ? ») — Équivalence masse-énergie. Toute masse contient une énergie colossale.
Ces articles mettent des années à être compris. Einstein reste un obscur fonctionnaire jusqu'en 1909. Puis les postes prestigieux affluent : Zurich, Prague, Berlin.
4Relativité générale (1915)
De 1907 à 1915, Einstein travaille à étendre la relativité à la gravitation. Il formule la relativité générale dans une lumineuse série de conférences à l'Académie prussienne des sciences en novembre 1915.
- Principe d'équivalence — la gravité et l'accélération sont indiscernables. L'expérience en ascenseur en chute libre : tout flotte, comme en apesanteur.
- Espace-temps courbé — la masse-énergie déforme la géométrie de l'espace-temps. Les corps suivent les « géodésiques » de cette géométrie courbe.
- Équations d'Einstein — 10 équations tensorielles couplées. Exprimées sous forme compacte : G_μν = 8πG/c⁴ · T_μν.
- Prédictions nouvelles — perihélie de Mercure (expliquée), déviation des rayons lumineux par le Soleil, redshift gravitationnel, ondes gravitationnelles, trous noirs (Schwarzschild 1916), Big Bang (Lemaître 1927).
L'astronome britannique Arthur Eddington organise une expédition pour l'éclipse solaire du 29 mai 1919, visible à l'île de Príncipe (Golfe de Guinée) et à Sobral (Brésil). Les plaques photographiques confirment la déviation des rayons lumineux prédite par Einstein à 1,75 seconde d'arc.
L'annonce du résultat le 6 novembre 1919 à la Royal Society fait la une mondiale. The Times titre le lendemain : « Revolution in Science ». Einstein devient instantanément célèbre comme aucune autre figure scientifique dans l'histoire.
5Prix Nobel & reconnaissance
En 1922, Einstein reçoit le prix Nobel de physique 1921 (décerné en 1922 rétroactivement). Notable : le prix est explicitement attribué pour l'effet photoélectrique, non pour la relativité, alors encore jugée trop controversée par certains membres du comité.
Einstein s'était engagé à verser l'intégralité des honoraires du Nobel à son ex-femme Mileva (divorce 1919) en cas d'obtention. Il tient parole. Les 32 250 $ de l'époque (environ 600 000 $ actuels) servent à acheter des immeubles dont Mileva vit des loyers.
Einstein continue de produire : théorie quantique (controverse avec Bohr sur la mécanique quantique : « Dieu ne joue pas aux dés »), tentative d'unification des forces (champ unifié) qui échoue, travaux sur les condensats de Bose-Einstein (1924, confirmés en 1995, Nobel 2001).
6Exil américain & engagement
En janvier 1933, alors qu'Einstein est en voyage aux États-Unis, Hitler arrive au pouvoir. La maison de campagne d'Einstein à Caputh (près de Berlin) est perquisitionnée. Ses biens sont confisqués. Sa tête est mise à prix (5 000 marks).
- 1933 — Einstein s'installe définitivement à Princeton (New Jersey), à l'Institute for Advanced Study.
- 1936 — Mort d'Elsa, sa seconde femme.
- 1939 — Lettre à Roosevelt (rédigée par Leo Szilard, signée par Einstein) : alerte sur la possibilité d'une bombe atomique allemande. Déclenche le projet Manhattan. Einstein lui-même n'y participe pas (refusé par les services de sécurité pour son pacifisme).
- 1940 — Citoyenneté américaine.
- 6 et 9 août 1945 — Hiroshima et Nagasaki. Einstein : « J'ai commis une grande erreur dans ma vie en signant cette lettre à Roosevelt ».
Après 1945, Einstein milite pour :
- Le désarmement nucléaire — co-signe le Manifeste Russell-Einstein (9 juillet 1955, une semaine avant sa mort).
- Un gouvernement mondial pour prévenir la guerre atomique.
- Les droits civiques aux États-Unis : soutient Paul Robeson, dénonce la ségrégation, adhère à la NAACP en 1946.
- Le sionisme culturel — pose la première pierre de l'Université hébraïque de Jérusalem (1923). Refuse cependant en 1952 la proposition de présidence d'Israël après la mort de Chaim Weizmann.
7Mort & héritage
Einstein meurt le 18 avril 1955 à Princeton d'une rupture d'anévrisme de l'aorte abdominale, qu'il refusait d'opérer : « Il est de mauvais goût de prolonger artificiellement la vie ». Il demande la crémation et la dispersion de ses cendres dans un lieu inconnu.
Le pathologiste Thomas Harvey, qui pratique l'autopsie, conserve le cerveau d'Einstein sans autorisation. Il le garde pendant 43 ans dans des bocaux de formol chez lui, le partageant avec différents chercheurs. Le cerveau d'Einstein pesait 1 230 g (moyenne = 1 400 g) ; il comportait un développement particulier dans les régions pariétales liées aux représentations spatiales et mathématiques. Restitué finalement à Princeton en 1998.
Héritage scientifique :
- Cosmologie moderne — Big Bang, trous noirs, ondes gravitationnelles (détectées en 2015 par LIGO, Nobel 2017).
- GPS — les satellites corrigent leurs horloges selon la relativité générale (7 µs/jour) et restreinte.
- Lasers, semi-conducteurs — basés sur les principes quantiques qu'il a contribué à fonder.
- Nucléaire — E = mc² explique fission et fusion.
Einstein est probablement l'intellectuel le plus reconnaissable de l'histoire moderne : cheveux ébouriffés, moustache, pull-over. Time Magazine le déclare « Personne du siècle » en 1999. Son nom est devenu synonyme de « génie ». Sa célèbre photo tirant la langue date du 14 mars 1951 (son 72e anniversaire). L'élément chimique 99 est nommé einsteinium (1955). Une citation apocryphe qu'on lui attribue souvent : « La folie, c'est de faire toujours la même chose et d'attendre un résultat différent » (en réalité introuvable dans ses écrits).